Введение к работе
Актуальность работы. Способность полимера к деформированию находится в тесной зависимости с его релаксационными свойствами, которые и спою очередь, помимо температуры, определяется химическим строением и структурой полимерного тела. Последовательная реализацпя'разлнчнмх пилон движения „разнообразных фрагментов макромолекул в полимерах, возникающих при изменения температуры (нагреванич) и/пли частоты, характеризуется температурами проявления релаксационных процессов (переходов). Релаксационная спектрометрия, изучающая различные формы атомпо-молскулярного движения, помогает выяснить природу и молекулярные характеристики всех возможных релаксационных переходов в полимерных материалах и благодаря этому обеспечивается анализ и прогнозирование технологических и эксплуатационных качеств полимеров.
Применение релаксацшмшоіі спектрометрии является особенно важным в исследованиях структуры и технических свопст полимеров, отличающихся, как известно, большим разнообразием проц-ссов релаксации, чю связано со спецификой их строения и большим набором различных копформацнониых состоянии цени макромолекулы. Реальное понимание релаксационных процессов в полимерах п их композициях относится к важнеіішим направлениям технологии получения и женлуагацпи полимерных изделии. Поэтому, значительный интерес приобретают исследования, направленные па выяснение закономерностей изменения релаксационных процессов, определяющих, как известно, деформационные свойства ВМС и зависимости от их сірукіурьі. Спсгемапинронанпая информация о релаксацпопно-деформацпонных свойствах полимеров* и композитов по июли г целенаправленно решать многие сложные технические задачи в обласні получения і! применения изделий из полпмерш :х материалов, а потому ра-бо:ы в лом направлении являются весьма актуальными.
Цель' работы состояла в установленні; основных релаксационпо-деформацпонпых закономерностей поведенім линейных аморфных полимеров в широких темперлтурпо-часготпых интервалах переработки и эксплуатации. Проведении анализа математических уравнений, списывающих вес виды темпера-, гурных переходов в этих полимерах, с последующим применением полученных маїерпало» для прогнозирования поведения полимеров при переработке н эксплуатации, например а форме диаграмм физических (деформационных) сос-оч-НИІІ. Для лосшженпя поставленном цели было необходимо реши п. следующие іадачп:
- установить основные закономерности релаксапионно-деформацнопиого поведения линейных аморфных полимеров в различных температурно-частотных интервалах их переработки и эксплуатации;
уточнить и доработать известные уравнения с целью получения полного математического описания процессов релаксации в линейных аморфных полимерах с использованием минимума экспериментальных данных;
разработать методику построения диаграмм физических (деформационных) состояний полимеров;^
на основе построенных по предлагаемой методике диаграмм, прогнозировать поведение полимерных композиций в различных условиях их переработки и эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Проведен анализ температурных переходов (релаксационно-деформационных свойств) и математических уравнений, описывающих их в линейных аморфных полимерах. Показано, что наиболее пригодным для этих целей является уравнение Вильямса-Ландела-Ферри (ВЛФ). Установлены критерии кооперативное сегментального движения различных групп высокомолекулярных соединений.
Впервые математически правильно выведено уравнение расчета характеристической температуры Tv
Выведены формулы для расчета констант уравнения Вильямса-Ландела-Ферри, позволяющие, исходя из экспериментальных данных по двум (наиболее изученным) релаксационным процессам, определи і ь параметры остальных температурных переходов в полимере.
.Показаны новые возможности применения уравнения Вильямса-Ландсла-Ферри для описания границ различных физических (деформационных) состояний линейных аморфных полимеров и, исходя из этого, предложена методика расчёта и построения диаграмм физических состояний этих полимерных материалов.
Анализируется возможность использования понятия свободного термо-флуктуационного объема для Р-, у-, X- релаксационных переходов,' рапсе применявшееся только в отношении процесса стеклования. Впервые показан неравновесный характер у - к р - переходов.
Предложено описывать зависимость эластических свойств каучуков и резин от температуры при помощи уравнения Вильямса-Ландела-Ферри н установлены основные параметры уравнении, характеризующих эластичность по отскоку для ряда каучуков общего и специального назначения.
Показано, что изменение типа пространственной сетки элаешмерпых ком
позиций не оказьыает значительного влияния на эластические свойства вулкан п-
затов. ' . ' -
Практическая значимость работы состоит в том, что установлены основные релаксационно-деформационные закономерности поведения исследованных полимерных материалов в широких температурно-частотных интерпалах их не-'реработки и эксплуатации.
Построены диаграммы деформационных состояний ряда пластмасс п зла-етомеров її, показана возможность их применения для определения наилучших условий производства и использования изделий из этих материалов.
Предложена методика идентификации эластомеров при помощи параметров уравнения Внльямса-Ландела-Фсррн, характеризующего из эластичность по отскоку. В рамках этой методики установлены основные параметры уравнений, описывающих поведение эластичных рабочих элементов зерноочистительных машин нового поколения п ряда каучуков отечественного производства, в пшро-* ком температурном интервале. На основе полученных результатов предложен отечественный эквивалент импортного материала для данного рабочего элемента.
Обработка литературных данных, эксперимент, его теоретическая интерпретация и практическое применение результатов, представленные в исследованиях, позволили представить к защите работу "Релаксацнонно-кпнетнческие свойства линейных аморфных полимеров", а также создание на этой оснопе полимерных композиций с заранее заданными свойствами.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались па отчетных научных конференциях за 1994-1996 гг. (Воронеж: ВГТЛ); на Второй Российской Научно-Практической конференции резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности: Настоящее и будущее" (Москва: НШІШП, 1995); на международном семинаре "Релаксационные явлення в твердых телах" (Воронеж, 1995"): на Российском молодёжном научном симпозиуме "Молодёжь и проблемы информационного и экологического мониторинга" (Воронеж, 1996); на Всероссийский иау ню-практнческоп конференции "Физико-химические основы пищевых и химических производств" (Воронеж, 1996).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 9 рабог п виде научных статен и тезисов докладов. '
Стру;і>гт) и обт.ём работы: Диссертация состоит из введения, трёх разделов, выводов и сііі'ск.і использованной литературы. ( -держание рлбоп.т изложено на 133 страницах машинописного текста, включая 19 рнсупког. и 21 таблицу. Библиография нк.'ііочлет 166 наименований.
